Πώς δημιουργείτε μια μηχανή βιντεοπαιχνιδιών;

Η οικοδόμηση μιας μηχανής βιντεοπαιχνιδιών είναι μια μνημειώδη επιχείρηση, που απαιτεί βαθιά κατανόηση της επιστήμης των υπολογιστών, των μαθηματικών και των αρχών ανάπτυξης παιχνιδιών. Δεν είναι ένα έργο που αντιμετωπίζετε ελαφρά, αλλά εδώ είναι μια κατανομή των βασικών στοιχείων και των βημάτων που εμπλέκονται:

i. Συστήματα πυρήνα:

* Μηχανή απόδοσης: Αυτή είναι η καρδιά του κινητήρα, υπεύθυνη για την εμφάνιση του κόσμου του παιχνιδιού στην οθόνη. Περιλαμβάνει:

* API γραφικών: Η επιλογή ενός API γραφικών όπως το Vulkan, το DirectX ή το Metal είναι ζωτικής σημασίας. Ο καθένας έχει τα πλεονεκτήματα και τις αδυναμίες του όσον αφορά την απόδοση, την υποστήριξη της πλατφόρμας και την πολυπλοκότητα.

* Προγραμματισμός shader (GLSL, HLSL, κλπ.): Οι shaders είναι προγράμματα που εκτελούνται στη GPU και καθορίζουν τον τρόπο με τον οποίο τα αντικείμενα αποδίδονται (φωτισμός, υφές, εφέ). Θα χρειαστεί να τα γράψετε για να δημιουργήσετε οπτικά ελκυστικά γραφικά.

* γράφημα σκηνής: Μια ιεραρχική δομή δεδομένων που οργανώνει αντικείμενα παιχνιδιών στον 3D κόσμο, καθιστώντας ευκολότερη τη διαχείριση των μετασχηματισμών και της απόδοσης.

* Χειρισμός ματιών: Φόρτωση, επεξεργασία και μοντέλα 3D.

* Διαχείριση υφής: Φόρτωση και εφαρμογή υφής σε επιφάνειες.

* Σύστημα κάμερας: Καθορισμός της άποψης του παίκτη και ελέγχοντας την κίνηση και την προοπτική της κάμερας.

* Εφέ μετά την επεξεργασία: Προσθήκη οπτικών βελτιώσεων όπως η άνθιση, το βάθος του πεδίου και η αντι-αλλοίωση.

* Φυσική κινητήρα: Προσομοιώνει ρεαλιστική ή στυλιζαρισμένη φυσική, συγκρούσεις χειρισμού, βαρύτητα και άλλες φυσικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ αντικειμένων. Οι επιλογές περιλαμβάνουν τη χρήση ενός προ-κατασκευασμένου κινητήρα φυσικής όπως το Box2D (2D) ή τη φυσική σφαίρας (3D) ή την οικοδόμηση της δικής σας.

* Σύστημα εισόδου: Χειρίζεται την είσοδο του χρήστη από το πληκτρολόγιο, το ποντίκι, το gamepad και άλλες συσκευές, μεταφράζοντάς τα σε δράσεις παιχνιδιών.

* βρόχος παιχνιδιού: Ο κύριος βρόχος του κινητήρα, ο υπεύθυνος για την ενημέρωση της κατάστασης του παιχνιδιού, την παροχή της σκηνής και την είσοδο χειρισμού με σταθερό ρυθμό καρέ.

* Διαχείριση πόρων: Αποτελεσματική φόρτωση, διαχείριση και εκφόρτωση περιουσιακών στοιχείων παιχνιδιών (μοντέλα, υφές, ήχοι κλπ.) Για να ελαχιστοποιήσετε τη χρήση μνήμης και τους χρόνους φόρτωσης.

* Sound Engine: Παίζει ηχητικά εφέ και μουσική, συχνά χρησιμοποιώντας API όπως το OpenAL ή το FMOD.

* Σύστημα δέσμης ενεργειών: Επιτρέπει στους σχεδιαστές παιχνιδιών να τροποποιούν εύκολα τη λογική και τη συμπεριφορά του παιχνιδιού χωρίς να επανασυναρμολογούν τον κινητήρα. Η Lua και η Python είναι δημοφιλείς επιλογές για γλώσσες σεναρίων.

* Δικτύωση (προαιρετικό): Εάν δημιουργείτε ένα παιχνίδι για πολλούς παίκτες, θα χρειαστείτε ένα σύστημα δικτύωσης για να χειριστείτε την επικοινωνία μεταξύ πελατών και διακομιστών.

ii. Δημιουργία του κινητήρα:

1. Επιλέξτε μια γλώσσα προγραμματισμού: Το C ++ είναι η πιο συνηθισμένη επιλογή για την ανάπτυξη κινητήρα παιχνιδιών λόγω της απόδοσης και του ελέγχου του. Χρησιμοποιούνται επίσης άλλες γλώσσες όπως το C# (με ενότητα) ή σκουριά.

2. Σχεδιάστε την αρχιτεκτονική: Σχεδιάστε τη συνολική δομή του κινητήρα σας, καθορίζοντας τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των διαφόρων συστατικών του. Σκεφτείτε να χρησιμοποιήσετε ένα αρθρωτό σχέδιο για να διευκολύνετε και να επεκταθεί ο κινητήρας.

3. Εφαρμογή συστημάτων πυρήνα: Ξεκινήστε με τα θεμελιώδη συστήματα (απόδοση, είσοδο, βρόχο παιχνιδιών) και προσθέστε σταδιακά περισσότερα χαρακτηριστικά.

4. Ανάπτυξη εργαλείων: Δημιουργήστε εργαλεία για να βοηθήσετε στην ανάπτυξη παιχνιδιών, όπως συντάκτες για επίπεδα, μοντέλα και σενάρια.

5. Δοκιμές και εντοπισμός σφαλμάτων: Δοκιμάστε διεξοδικά τον κινητήρα σας σε κάθε στάδιο για να εντοπίσετε και να διορθώσετε σφάλματα.

6. επανάληψη και βελτίωση: Η ανάπτυξη του κινητήρα του παιχνιδιού είναι μια επαναληπτική διαδικασία. Θα βελτιώνετε συνεχώς και θα προσθέσετε χαρακτηριστικά με βάση τις δοκιμές και τα σχόλια.

iii. Εργαλεία και βιβλιοθήκες:

* API γραφικών: Vulkan, DirectX, Metal, OpenGL

* Μηχανές φυσικής: Box2D, Bullet Physics, Physx

* Βιβλιοθήκες μαθηματικών: GLM, eigen

* Βιβλιοθήκες διαχείρισης περιουσιακών στοιχείων: Assimp, stb_image

* Βιβλιοθήκες ήχου: Ανοιχτό, fmod

iv. Εναλλακτικές λύσεις:

Αντί να χτίζετε έναν κινητήρα από το μηδέν (που είναι εξαιρετικά δύσκολο), σκεφτείτε να χρησιμοποιήσετε μια μηχανή παιχνιδιών όπως η Unity ή η Unreal Engine. Αυτά παρέχουν μια τεράστια σειρά χαρακτηριστικών και εργαλείων, μειώνοντας σημαντικά το χρόνο ανάπτυξης. Ωστόσο, η κατανόηση των υποκείμενων αρχών του σχεδιασμού του κινητήρα είναι πολύτιμη ακόμη και αν χρησιμοποιείτε έναν προ-κατασκευασμένο κινητήρα.

Η οικοδόμηση μιας μηχανής παιχνιδιών είναι ένα μακροπρόθεσμο έργο που απαιτεί σημαντική δεξιότητα και αφοσίωση. Ξεκινήστε με μικρούς, διαχειρίσιμους στόχους και αυξήστε σταδιακά τις δυνατότητες του κινητήρα σας. Επικεντρωθείτε στην κυριαρχία μιας περιοχής κάθε φορά και μην φοβάστε να μάθετε από τα έργα εργασίας των άλλων και τα έργα ανοιχτού κώδικα.